题目：高强型碳纤维/树脂界面粘结性能与其湿热影响实验研究

碳纤维增强树脂基复合材料由于其质轻、高强等特点在航空航天领域的应用越来越广泛，近年来国产T700级、T800级等高强型碳纤维发展迅速，其复合材料性能的测试评价受到高度重视，其中碳纤维与树脂的界面粘结性能在很大程度上决定了碳纤维与树脂的匹配性及复合材料的力学性能，因此科学地评价碳纤维/树脂的界面性能对于国产碳纤维的发展有着重要意义。本文主要针对T700级、T800级碳纤维，考察了国产碳纤维及进口碳纤维与航空航天用环氧、双马树脂体系复合后的界面性能，对比分析了干态及湿热条件下界面粘结性能的差异，为国产碳纤维及其匹配树脂的研制、碳纤维复合材料性能的深入评价提供了重要实验依据。航空航天结构复合材料用树脂体系大多难以满足常规单丝断裂测试法对树脂高断裂延伸率的要求，本文针对这一问题，建立了单丝断裂双树脂体系法，基于Kelly-Tyson模型和WND能量模型测试得到碳纤维/树脂的界面剪切强度和界面断裂能，用于界面粘结性能的表征。在此基础上采用双树脂体系法考察了T700级/环氧树脂体系、T700级碳纤维/双马树脂体系及T800级碳纤维/环氧树脂体系的界面粘结性能，测试了湿热处理后界面粘结性能的变化，分析了影响碳纤维/树脂界面湿热性能的因素。实验结果表明：通过对多种材料体系的测试分析，及与传统单丝断裂法结果对比，证明了所建立的单丝断裂双树脂法测试得到的界面断裂能和界面剪切强度可以有效评价碳纤维/树脂的界面粘结性能和界面湿热性能。在考察的T700级碳纤维/5228体系中，CF7-3/5228湿态界面剪切强度最高，CF7-1/5428湿态界面剪切强度最低，T700SC/5228耐湿热性能最好；在考察的T700级碳纤维/5429体系中，CF7-2/5429的湿态界面剪切强度最高，CF7-1/5429的界面剪切性能最低，T700SC/5429耐湿热性能最好；不同环氧树脂体系中，CF7-3/5228干态界面断裂能最高，CF7-3/607体系的湿态界面剪切强度最高，而CF7-3/602湿态界面性能最弱，CF7-3/607体系的界面耐湿热性能最好；在考察的T800级碳纤维/5228体系中，CF8-2/5228和CF8-3/5228的界面断裂能和界面剪切强度均高于T800H/5228和CF8-1/5228，CF8-1/5228界面耐湿热性能最低。